МЕТОД РАСЧЕТА ДИНАМИЧЕСКИХ СИЛ В ЭВОЛЬВЕНТНЫХ ЗАЦЕПЛЕНИЯХ И КОМПЛЕКСНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Многочисленными исследованиями в области динамики зубчатых передач доказано, что наибольшие уровни вибрации и шума редукторы имеют на частотах пересопряжения зубьев взаимодействующих колес – «зубцовых» частотах. Это частота основного рабочего процесса пары зубчатых колес.

МЕХАНИЗМ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ВОЗМУЩАЮЩИХ СИЛ в зацеплении имеет сложный характер из-за влияния большого числа факторов различной природы:
- СИЛОВЫЕ ПАРАМЕТРЫ – передаваемая мощность и частота вращения колес, от которых зависят нагрузка на зацепление, его деформация и относительные линейные скорости зубьев, входящих в контакт.
- ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ определяют амплитуды и фазы возмущающих сил, возникающих в зацеплении. Это угол профиля исходного контура и величина его коррекции, коэффициенты высоты зубьев, угол наклона зубьев, ширины зубчатых венцов, коэффициенты торцевого и осевого перекрытия.
- ТОЧНОСТЬ ИЗГОТОВЛЕНИЯ и сборки передачи. От нее зависит распределение нагрузки между зубьями, степень соответствия фактической геометрии зацепления теоретической, что в свою очередь так же определяет амплитудно-фазовые характеристики возмущающих сил.
- ИНЕРЦИОННО-ЖЕСТКОСТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ передачи, зависящие от материалов из которых изготовлены детали, конструктивных особенностей передачи и ее размеров.

Кроме того, все эти параметры взаимозависимы.

Изучение реального физического процесса возбуждения колебаний в зубчатых зацеплениях показало, что
ОСНОВНЫМИ ВОЗМУЩАЮЩИМИ СИЛАМИ, ДЕЙСТВУЮЩИМИ НА ЗУБЦОВЫХ ЧАСТОТАХ, ЯВЛЯЮТСЯ:
- НЕПОСТОЯНСТВО СУММАРНОЙ ЖЕСТКОСТИ ЗАЦЕПЛЕНИЯ за период зубцовой частоты, ведущее к параметрическому возмущению;
- "КРОМОЧНЫЙ УДАР" - сила, возникающая при «нештатном» взаимодействии зубьев вне теоретической линии зацепления.

На основе этого вывода были созданы физико-математические модели и разработан метод расчета динамических сил в зацеплениях, учитывающий весь комплекс описанных выше параметров – всего около 25 исходных.
МЕТОД ПОЗВОЛЯЕТ на стадии проектирования редуктора обеспечить оптимальные с точки зрения вибрации и шума характеристики зацеплений:
- исследовать влияние на величину динамических сил и вибрацию редуктора изменения как всего комплекса параметров, так и каждого параметра в отдельности;
- выбрать режимы наименее шумной работы редуктора;
- определить разброс величин динамических сил и вибрации передачи как в пределах одной степени точности, так и при переходе на иную степень точности;
- выработать конкретные рекомендации по конструкции зубчатых колес и редуктора в целом.

Метод дает возможность исследовать и разрабатывать рекомендации по снижению вибрации уже работающих редукторов при их модернизации.
Метод позволяет рассчитывать возмущающее усилие, обусловленное накопленной погрешностью шага и действующее на частоте вращения зубчатого колеса.
По разработанным алгоритмам были созданы компьютерные программы, и делающие наглядными и быстрыми необходимые расчеты (см. приложенные рисунки). Сравнение расчетов с результатами натурных испытаний передач показали их хорошую сходимость, что позволило автору получить степень кандидата технических наук.
Заинтересованных в снижении вибрации зубчатых передач прошу обращаться.